SU940109A2 - Устройство дл измерени магнитной восприимчивости и удельной проводимости среды - Google Patents

Description

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ

ВОСПРИИМЧИВОСТИ И УДЕЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТИ

1

Изобретение относитс  к измерени м магнитной восприимчивости сред и предназначено дл  выделени  магнетитовых руд и определени  в них содержани  железа при опробовании скважин , стенок горных выработок, оценки качества рудной массы в навалах и вагонетках.

По основному авт. св. № 693315 известно устройство дл  измерени  магнитной восприимчивости и удельной проводимости среды, содержащее источник синусоидального напр жени  с целью автоматической регулировки усилени  (АРУ), усилитель, по меньшей мере один синхронный выпр митель с цепью опорного напр жени , регистратор , зднд, который имеет генераторную катушку с ферромагнитным сердечником , первичной и вторичной компенсационной обмотками, намотанными равномерно в пределах длины феррома - нитного сердечника, приемную катушку, трансформатор тока с первичной и втоСРЕДЫ

ричной компенсационной обмотками и балансирующую обмотку, причем первичные обмотки генераторной катушки и трансформатора;тока соединены последовательно и подключены к источнику синусоидального напр жени , вторичные компенсационные обмотки включены последовательно и выполнены с соотношением витков, при котором от-. ношение индуцируемых в них ЭДС равно

10 отношению магнитных моментов ферромагнитного сердечника генераторной катушки и ее первичной обмотки, на генераторной катушке равномерно в пределах длины ферромагнитного сердеч15 ника и на Трансформаторе тока размещено , по меньшей мере по одной управл ющей обмотке, выполненной с тем же соотношением витков, что и у компенсационных обмоток, соединенных

20 последовательно и подключенных к входам цепи автоматической регулировки усилени  и цепи опорного напр жени , а балансирующа  обмотка разме3 щена на генераторной катушке и подключена к резисторному делителю напр жени , выход которого соединен последовательно с приемной катушкой и вторичными компенсационными обмотками генераторной катушки и трансформатора тока. К достоинствам указанного устройства следует отнести наличие цепи обратной св зи, осуществл ющей автог матическую регулировку усилени  в источнике гармонического напр жени  что позвол ет увеличить стабильность амплитуды напр жени  генераторной катушки и, соответственно, снизить амплитудно-фазовую погрешность синхронных выпр мителей. Однако так как управл юща  обмотк и первична  обмотка генераторной катушки расположены на одном ферромагнитном сердечнике в пределах его дли ны, то изменение фазы напр жени  на управл ющей обмотке происходит не только за счет изменени  фазы магнит ного момента генераторной катушки под вли нием электропроводности ереды , но и за счет внесенного в управ .л ющую обмотку активного сопротивлени  под вли нием электропроводности. Кроме того, при изменении электромагнитных свойств среды, через которую замыкаетс  поле сердечника, изме н етс  величина св зи между первичной обмоткой генераторной катушки и управл ющей обмоткой, что также приводит к дополнительным фазовым погрешност м.. Наконец, из-за сильной св зи первичной обмотки генераторной катушки с управл ющей обмоткой изменение индуктивного и активного сопротивлений управл ющей обмотки за счет внесенных сопротивлений сильно мен ет фазу магнитного момента генераторной катушки, что также приводит к дополнительным фазовым погрешност м . Все эти составл ющие фазовой погрешности особенно велики при контроле сред с большой электро проводностью. Фазова  погрешность может быть в значительной степени уменьшена, если скомпенсировать внесенные в первичную .обмотку генераторной катушки и в управл ющую обмо ку активные сопротивлени , св занны с вли нием электропроводности среды Цель изобретени  - повышение точ ности измерений за счет компенса94 ции.вносимых средой фазовых погрешностей . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  магнитной восприимчивости и удельной проводимости среды, содержащее источник синусоиадального напр жени  с целью автоматической регулировки усилени , усилитель, по меньшей мере один синхронный выпр митель с цепью опорного напр жени , регистратор , зонд, который имеет генераторную катушку с ферромагнитным сердечником , первичной и вторичной компенсационной обмотками, намотанными равномерно в пределах длины феррома - нитного сердечника, приемную катушку , трансформатор,тока с первичной и вторичной компенсационной обмотками и балансирующую обмотку, причем первичные обмотки генераторной катушки и трансформатора тока соединены последовательно и подключены к источнику синусоидального напр жени , вторичные компенсационные обмотки включены последовательно и выполнены с соотношением витков, при котором отношение индуцируемых в них ЭДС равно отношению магнитных моментов ферромагнитного сердечника генераторной катушки и ее первичной обмотки, на генераторной катушке равномерно в пределах длины ферромагнитного сердечника и- на трансформаторе тока размещено по меньшей мере по одной управл ющей обмотке, выполненной с тем же соотношением витков, что.и у компенсационных обмоток, соединенных последовательно и подключенных к входам цепи автоматической регулировки усилени  и цепи опорного напр жени , а балансирующа  обмотка размещена на генераторной катушке и подключена к резисторному делителю напр жени , выход которого соединен последовательно с приемной катушкой и вторичными компенсационными обмотками генераторной катушки и трансформатора тока, введены автогенератор на полевом транзисторе, включающий два последовательно соединенных резистора и два последовательно соединенных конденсатора, и два управл емых резистора, выполненные на полевых транзисторах, причем сток полевого транзистора автогенератора подключен к точке соединени  первичной обмотки генераторной котушки с источ5

НИКОМ синусоидального напр жени , последовательно соединенные резисторы подключены между истоком полевого транзистора автогенератора и общ шиной, последовательно соединенные конденсаторы подключены между стоком полевого транзистора автогенератора и общей шиной, точка соединени  конденсаторов подключена к истоку полевого транзистора автогенератора, а точка соединени  резисторов подключена к управл ющим входам управл емых резисторов, соответственно подключенных параллельно первичной и вторичной компенсационной обмоткам генераторной катушки,

На фиг. 1 показана структурна  схема устройства; на фиг. 2 - структурна  электрическа  схема зонда.

Устройство содержит источник

1синусоидального напр жени  с цепью

2автоматической регулировки усилени  , усилитель 3, синхронный выпр митель 4, цепь 5 опорного напр жени , регистратор 6 и зонд 7, содержа щий генераторную катушку, имеющую ферромагнитный сердечник 8 цилиндрической формы, первичную обмотку 9

и равномерно распределенные в пределах длины ферромагнитного сердечника вторичные управл ющую 10, компенсационную 11 и балансирующую 12 обмотки, .приемную катушку с обмоткой 13, трансформатор тока, имеющий магнитопровод 1, первичную обмотку 15 и вторичные управл ющую 16 и компенсационную 17 обмотки, резисторный делитель из сопротивлений 18 и 19, соединительные провода 20-25, автогенератор на полевом транзисторе 26, два конденсатора 27 и 28, два резистора 29 и 30 и два управл емых резистора 31 и 32, выполненных на полевых транзисторах.

Первична  обмотка 9 генераторной катушки соединена последовательно с первичйой обмоткой 15 трансформатора тока, образу  генераторную цепь Вторичные обмотки 10 и 16 соединены последовательно и образуют управл ющую цепь. Компенсационные обмотки 11 и 17 включены последовательно и встречно с обмоткой 13 приемной катушки. Балансирующа  обмотка 12 генераторной катушки соединена резис торным делителем на сопротивлени х 18 и 19- Соединительными проводами 20 и 21 генераторна  цепь соединена

094

с выходом источника 1 синусоидального напр жени , проводами 22 и 23 управл юща  цепь соединена со входами цепи 2 АРУ и цепи 5 опорного напр жени , проводами 24 и 25 приемна  цепь соединена с усилителем 3- Сток полевого транзистора 26 автогенератора подключен к точке соединени  первичной обмотки 9 генераторной катушки с источником 1 синусоидального напр жени . Исток транзистора 26 через два последовательно включенных резистора 29 и 30 соединен с общей шиной, а его затвор - непосредственно с общей шиной. Последовательно соединенные конденсаторы 27 и 28 включены между стоком и общей шиной, а точка их соединени  с истоком полевого транзистора 26 автогенератора совместно с обмотками 9 и 15 генераторной цепи, полевым транзистором 2б и резисторами 29 и 30 образуют одноконтурный автогенератор гармонических колебаний, работающий в недонапр женном режиме. Управл емый резистор 31 подключен параллельно первичной обмотке 9 генераторной катушки, а управл емый резистор 32 подключен параллельно управл ющей обмотке 10, размещенной на генераторной катушке. Управл ющие электроды управл емых резисторов 31 и 32 подключены к точке соединени  резисторов 29 и 30 в истоковой цепи полевого транзистора 2б автогенератора.

Устройство работает следующим образом .

При включении источника 1 синусоидального напр жени  токовое поле первичной обмотки 9 генераторной катушки и вторичное гюле окружающей зонд среды совместно намагничивают сердечник 8. Магнитный момент генераторной катушки при этом складываетс  из магнитного момента ферромаг-. нитного сердечника 8 и магнитного мо мента первичной обмотки 9 Магнитный момент М определ ет первичное поле, которое непосредственно действует на приемную катушку, а также намагничивает среду и индуцирует в ней вихревые токи, порожда  тем самым вторичное поле среды. Вторичное поле среды завис щее от величины магнитной восприимчивости TJfi. и электропроводности (Г среды, воздействует на приемную обмотку 13, создава  полезный сигнал, на генераторную обмотку 9 измен  

7Э

амплитуду и фазу магнитного момента, на управл ющую обмотку 10, измен   фазу передаваемого напр жени  генераторной обмотки 9 за счет внесенного в обмотку 10-активного сопротивлени , а также на ферромагнитный сердечник 8, измен   величину св зи между генераторной 9 и управл ющей 10 обмотками. Управл ющее напр жение с последовательно включенных обмоток 10 и 16 по проводам 22 и 23 поступает на вход цепи 2 АРУ, благодар  которой в пределах заданной томности поддерживаетс  неизменной амплитуда этого напр жени  путем ком пенсирующего изменени  на проводах 20 и 21 напр жени  источника 1. Одновременно cтaбилизиpyetc  амплитуда магнитного момента, сохран   свое значение, существовавшее в воздухе. В то же врем  под вли нием электропроводности среды в генераторную обмотку 9 вноситс  активное сопротивление , уменьшающее добротность контура источника синусоидального напр жени  содержащего обмотку 9, и измен ющее фазу магнитного момента генераторной катушки. Уменьшение добротности контура автогенератора на полевом транзисторе 2б, работающего в недонапр женном режиме, вызывает уменьшение истокового тока и, соответственно , уменьшение напр жени  на управл ющих электродах управл емых резисторов 31 и 32. При этом управл емые резисторы 31 и 32 увеличивают свое сопротивление и тем самым уменьшают шунтирующее действие на обмотки 9 и 10, компенсиру  в значительной степейи внесенные в обмотки 9 и 10 активные сопротивлени . В качестве управл емых резисторов 31 и 32 использованы МДП транзисторы со встроенным каналом п-типа. Таким образом обеспечиваетс  компенсаци  значительной части паразитных фазовых сдвигов в устройстве. Управл ющее напр жение по проводам 22 и 23 постуnaet на вход цепи 5 опорного напр же ни . В итоге происходит автоматическа  подстройка фазы опорного напр жени  на синхронном выпр мителе .

При выcoкotoчныx измерени х ЭДС , индуцируема  непосредственно моменто в обмотке 13 приемной катушки, компен сируетс . Однако в присутствии среды аеличина ЭДС измен етс  по амплитуде

098

и фазе в пределах точности стабилизации магнитного момента. Дл  предот вращени  этих изменений ЭДС компенсируетс  напр жением, поступающим в при приемную цепь с обмоток 1 и 1 и пропорциональным величине магнитного момента. Настройка цепи компенсации производитс  выбором числа витков обмоток 11 и 17- Точна  компенсаци  осуществл етс  с помощью балансирующей обмотки 12 путем подбора сопротивлений резисторов 18 и 19Предлагаемое устройство позвол ет более точно определ ть содержание железа в магнетитовых рудах за счет более полной коррекции вли ни  электропроводности руды. Устройство может быть использовано на месторождени х слабомагнитных железных руд, например сидеритовых, ильменитов.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  магнитной восприимчивости и удельной проводимости среды по авт. св. N693315, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений за счет компенсации вносимых средой фазовых погрешностей, в него введены автогенератор на полевом транзисторе, включающий два последовательно соединенных резистора и два последовательно соединенных конденсатора , и два управл емых резистора, выполненные на полевых транзисторах, причем сток полевого транзистора автогенератора подключен к точке соединени  первичной обмотки генераторной катушки с источником синусоидального напр жени , последовательно соединенные резисторы подключены между истоком полевого транзистора автогенератора и общей шиной, последовательно соединенные конденсаторы подключены между стоком полевого транзистора автогенератора и общей шиной, точка соединени  конденсаторов подключена к истоку полевого транзистора автогенератора, а точка соединени  резисторов подключена к управл ющим входам управл емых резисторов , соответственно подключенных параллельно первичной и вторичной компенсационной обмоткам генераторной катушки.

   Фиг.1

   12

   W

   18

   11
2. 2.rW4.

   25

   -/